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蜻蜓:飞行的王者,科学家研究数十年,一直吃不透关键技术!

时间:2020-05-05 作者: 来源:51区未解之谜网 手机阅读

自从人类诞生以来,人们很容易羡慕看到鸟儿在空的范围内高速飞行,而不考虑地形:要是我能飞就好了。这个愿望持续了几千年,终于在20世纪初达到了前所未有的突破。通过观察鸟类的飞行和它们翅膀的结构,莱特兄弟成功地发明了飞机,从而实现了人类的梦想。从那以后,人类不断在高速和重载范围内挑战自己,把鸟类远远甩在后面。

除了鸟类,人类还模仿昆虫的垂直起飞、降落和盘旋,并发明了直升机。从那时起,人类已经能够在科技领域自由飞翔。有些人断言鸟类和昆虫不再鼓舞人了!真的是这样吗?

答案是完全否定的。就尺寸和重量而言,人造飞机远远超过鸟类和昆虫。然而,就飞行特性而言,人类飞机仍然是真正的弱鸡。与鸟类和昆虫相比,它们是简单、粗糙和低效的石油老虎。特别是与蜻蜓相比,任何先进的飞机几乎都像弱智的人。

就飞行效率而言,人的飞机不如鸟,甚至比蜻蜓更差。

在鸟类和昆虫的世界里,蜻蜓被认为是一种超级无敌的存在和飞行大师。简而言之,蜻蜓既有高速飞行性能,又有很好的机动性。它们可以快速改变高度和方向。类似的性能可以在人类战斗机上看到。然而,蜻蜓有更强大的功能。它们可以在一定高度缓慢滑行,也可以在空的范围内盘旋,这让人类设计师直接下跪。

这不是最强的。尽管蜻蜓在生物学上是相对较小的物种,但它们也可以上下颠倒、侧向飞行,甚至可以直线上下移动。这没什么大不了的。更令人惊讶的是,当一对蜻蜓交配时,双方还可以互相合作,以高速飞行。垂直起飞、着陆和悬停不是问题。这项技能让全世界的飞机设计师哑口无言。如果能够实现,人类的编队飞行,空运输石油、弹药,甚至飞行员,都不会成为问题,甚至空维护飞机。如果可以的话,再来一次

蜻蜓可以在尴尬的位置交配,并迅速一起飞。虽然它们的机动性较差,但仍然相当灵活。

科学家研究蜻蜓已经有几十年了,他们发现蜻蜓有许多秘密。其中之一是蜻蜓可以有效地利用不稳定的漩涡。常规的人类飞机在巡航时基本上有固定的机翼,迎角大多为0-5度。然而,蜻蜓的翅膀一直在不停地移动,但它们每秒钟能振动30-50次。振动也很特别,不仅绕着根部来回移动,还不断绕着根部旋转,不断调整机翼和气流的相对角度。人类已经实现了前者,这是非常粗糙和简单的:改变机翼后掠角,巡航阶段往往是固定在一个角度和锁定

科学家惊叹于蜻蜓的特殊表现。众所周知,大多数常规机翼在迎角为20度时开始失速,升力大大下降。然而,蜻蜓的最大迎角超过40度,并且可以反复利用不稳定的涡流来增加升力。不存在拖延和失控的风险。科学家们已经努力工作了几十年,希望掌握这项技术,将来能够将飞机的巡航效率提高一倍甚至更多。

近年来,飞机设计者的一个方向是模仿鸟类或昆虫的扑翼,蜻蜓是其中的焦点。

蜻蜓仍然有许多秘密。有两对翅膀串联在一起。每对翅膀中有一个可以单独操作。通过对神经系统的精确控制,它们可以自由飞行,不仅可以向前飞,还可以快速转弯。它们还可以产生直接的向上和向下运动。现在还不完全清楚,如果没有人类的重型喷射设备,前后对机翼如何工作才能达到如此完美的飞行效果。只有通过轻翼运动,他们才是。

飞机设计者认为蜻蜓的飞行性能基本上是无与伦比的,但它们在大型飞机上使用时有许多障碍,包括人类很难实现大型可变机翼的高速振动,不仅在两个方向上的耦合作用,而且前、后机翼的气动影响,以及垂直向上和向下升力的单一产生。无论是气动控制原理还是机构设计,材料开发都是极其困难的。

蜻蜓作为飞行器,具有高速高效的巡航、高机动、垂直起降、悬停和突然垂直机动,这些都是设计者的梦想功能。到目前为止,只实现了一小部分。世界上对蜻蜓的研究也进入了一个新的阶段,新产品不断涌现。

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